Patente del secador de discos horizontales
Los métodos biológicos se dividen en tratamiento biológico aeróbico, tratamiento biológico anaeróbico y sus combinaciones. El tratamiento aeróbico incluye el método de lodos activados, tanque de oxidación aireado, tanque de estabilización aeróbico, plato giratorio biológico y filtro percolador. El tratamiento anaeróbico incluye lechos de lodos de flujo ascendente, biorreactores anaeróbicos inmovilizados, reactores de mezcla y tanques de estabilización anaeróbicos. El lixiviado se puede tratar mediante métodos biológicos, métodos de floculación química, métodos de adsorción con carbón activado, métodos de filtración por membrana, métodos de adsorción de lípidos y métodos de extracción de gas solos o en combinación. Entre ellos, el método de lodos activados se usa ampliamente debido a su bajo costo y alto. eficiencia. Los resultados operativos de varias plantas de tratamiento de aguas residuales de lodos activados en los Estados Unidos y Alemania muestran que el método de lodos activados puede lograr efectos satisfactorios en el tratamiento de lixiviados de vertederos al aumentar la concentración de lodos y reducir la carga orgánica de los lodos. Por ejemplo, en la planta de tratamiento de aguas residuales de Foretown en Pensilvania, Estados Unidos, el CODCr del agua de entrada de lixiviados del vertedero es de 6000 ~ 21000 mg/L, la DBO5 es de 3000 ~ 13000 mg/L y el nitrógeno amoniacal es de 200 ~ 2000 mg/L. La concentración de lodo del tanque de aireación (MLVSS) es de 6000~12000 mg/L, que es de 3 a 6 veces mayor que la concentración general de lodo. Cuando la carga orgánica volumétrica es de 1,87 kg DBO5/(m3·d), F/M es 0,15 ~ 0,31 kg bo D5/(kg·mlss·d), y la tasa de eliminación de bo D5 es del 97%. Cuando la carga orgánica volumétrica es de 0,3 kg DBO5/(m3·d), F/M es 0,03 ~ 0,05 kg bo D5/(kg·mlss·d), y la tasa de eliminación de bo D5 es del 92%. Los datos de la planta muestran que siempre que la concentración del método de lodo activado se incremente adecuadamente y F/M esté entre 0,03 ~ 0,31 kg DBO 5/(kg·MLSS·d) (no superior), el método de lodo activado puede tratar eficazmente lixiviado.
Muchos estudiosos también han descubierto que los lodos activados pueden eliminar el 99% de la DBO5 en los lixiviados, y más del 80% del carbono orgánico se puede eliminar mediante lodos activados. Incluso si el carbono orgánico del agua entrante es tan alto como 1000 mg/L, la fase biológica del lodo puede adaptarse y degradarse rápidamente. El sistema de lodos activados que funciona a baja carga puede eliminar entre el 80 % y el 90 % de la DQO del lixiviado y la DBO5 del efluente.
Si las aguas residuales tratadas se tratan adicionalmente con cloruro de aluminio básico para la coagulación química, las aguas residuales El CODCr se puede reducir a menos de 1.000 mg/L
El tratamiento en dos etapas de nitrógeno y fósforo en el lixiviado también es mejor que el método biológico general. La tasa de eliminación media de fósforo es del 90,5%; la tasa de eliminación media de nitrógeno es del 67,5%. Además, el funcionamiento de este método compensa las deficiencias del método de tratamiento biológico anaeróbico-aeróbico de dos etapas, que forma más NH3-N en la primera etapa, lo que dificulta la realización de la segunda etapa, y las dos etapas. El tiempo de tratamiento aeróbico es demasiado largo. En comparación con el método de lodos activados, el estanque de estabilización por aireación tiene un gran volumen y una baja carga orgánica. Aunque el progreso de la degradación es lento, debido a su sencilla ingeniería, es el método de tratamiento biológico aeróbico más económico para lixiviados de vertederos en zonas donde el suelo no es caro. Estudios a pequeña escala, a escala piloto y a escala de producción en los Estados Unidos, Canadá, el Reino Unido, Australia y Alemania han demostrado que las lagunas de estabilización aireadas pueden lograr mejores efectos en el tratamiento de los lixiviados de los vertederos.
Por ejemplo, el Reino Unido invirtió 60.000 libras en el vertedero de Bryn Posteg para construir un estanque de oxidación y aireación de 1.000 m3 con dos dispositivos de aireación superficial y un tiempo mínimo de retención hidráulica de 10 días. Después de sedimentarse, el efluente del estanque de oxidación desemboca en el alcantarillado de la ciudad a través de una tubería de 3 kilómetros de longitud. El sistema comenzó a funcionar en 1983. El CODCr máximo del lixiviado es 24000 mg/L, el DBO5 máximo es 10000 mg/L, f/m = 0,05 ~ 0,3 kg DQO/(kg mlss·d), y el volumen de agua está entre 0 ~ Cambio de 150 m3/d, la tasa de eliminación de DQO alcanza el 97%, pero es necesario agregar P durante la operación. Teniendo en cuenta los costos operativos diarios, el retorno de la inversión y los intereses, en comparación con descargar el lixiviado directamente en la red de tuberías municipales, se pueden ahorrar 750 libras por año.
El Centro Británico de Investigación del Agua ha llevado a cabo un estudio CODcr: también se probaron 15.000 mg/L de lixiviado en estanques piloto de estabilización de aireación. Cuando la carga es de 0,28 ~ 0,32 kg DQO/(kg·mlss·d) o 0,04 ~ 0,64 kg DQO/(kg·mlss·d) y la edad del lodo es de 10 días, las tasas de eliminación de DQO y DBO5 son del 98 %. y 98% respectivamente. También es necesario agregar ácido fosfórico durante el funcionamiento. La aplicación intencionada del tratamiento biológico anaeróbico existe desde hace casi un siglo.
Sin embargo, en los últimos 20 años, con el desarrollo de la microbiología, la bioquímica y otras disciplinas y la acumulación de la práctica de la ingeniería, se han seguido desarrollando nuevos procesos de tratamiento anaeróbico, superando las características de largo tiempo de retención hidráulica y baja carga orgánica de los procesos tradicionales. En teoría y práctica Se han logrado grandes avances y se han logrado buenos resultados en el tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración (DBO5 ≥2000 mg/L).
El tratamiento biológico anaeróbico tiene muchas ventajas, las más importantes son el bajo consumo energético y el sencillo funcionamiento, por lo que los costes de inversión y operación son bajos. Además, debido a la pequeña cantidad de lodo residual producido, también requiere menos nutrientes. Por ejemplo, su relación DBO5/P es de sólo 4000:1. Aunque el contenido de P en el lixiviado suele ser inferior a 1 mg/L, aún puede cumplir con los requisitos de P de los microorganismos. Utilizando nitrificación anaeróbica ordinaria, en condiciones de 35 °C, cargue 1 kg de DQO/(m3·d), y tiempo de residencia 10 días. La tasa de eliminación de DQO en lixiviados puede alcanzar el 90%.
Los métodos de tratamiento biológico anaeróbico desarrollados en los últimos años incluyen filtros biológicos anaeróbicos, tanques de contacto anaeróbicos, reactores anaeróbicos de lecho de lodos de flujo ascendente y nitrificación anaeróbica por etapas. Los filtros anaeróbicos son adecuados para el tratamiento de materia orgánica disuelta. La DQO promedio del lixiviado del vertedero de la autopista 101 de Halifax en Canadá es 12850 mg/L, la DBO5/DQO es 0,7 y el pH es 5,6. El lixiviado se ajusta a pH=7,8 con agua de cal, se sedimenta durante 1 hora y luego se pasa a través de un filtro anaeróbico (este proceso también desempeña un papel en la eliminación de metales pesados como el Zn). Cuando la carga es de 4 kg de DQO/(m3·d), la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar más del 92%. Cuando la carga vuelve a aumentar, su tasa de eliminación cae drásticamente.
J. G. Henry de la Universidad de Toronto, Canadá, también trató con éxito lixiviados de vertederos de 1,5 y 8 años de antigüedad con filtros anaeróbicos a temperatura normal cuando la carga era de 1,26 ~ 650, la DQO era de 1,4. respectivamente. mg/L y DBO5/DQO son 0,7 y 0,5 respectivamente. Cuando la carga vuelve a aumentar, su tasa de eliminación también cae bruscamente. Se puede observar que aunque la carga de los filtros anaeróbicos puede alcanzar 5 ~ 20 kg DQO/(m3·d) cuando se tratan aguas residuales orgánicas de alta concentración, para obtener efectos de tratamiento ideales, la carga de lixiviado debe mantenerse en un nivel bajo. . El Centro Británico de Investigación del Agua informa que el lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB) se utiliza para tratar lixiviados con DQO >:10000 mg/L. Cuando la carga es de 3,6 ~ 19,7 kg de DQO/(m3·d), la edad promedio del lodo es de 1,0 ~. 4.3d, las tasas de eliminación de DQO y DBO5 a 30°C fueron 82% y 85% respectivamente. Sus cargas son mucho mayores que las de los filtros anaeróbicos.
Durante el proceso de descomposición anaeróbica, el nitrógeno orgánico se convierte en nitrógeno amoniacal y se produce una reacción NH4+NH3+H+. Si pH > punto gt7, el NH3 en equilibrio es dominante y puede eliminarse soplando. Sin embargo, durante el proceso de descomposición anaeróbica, el valor del pH es aproximadamente igual a 7, por lo que el efluente puede contener más NH4+, lo que consumirá el oxígeno disuelto en el agua receptora. Aunque la práctica ha demostrado la eficacia de los métodos biológicos anaeróbicos en el tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración, es raro utilizar métodos anaeróbicos solos para tratar los lixiviados. El proceso de tratamiento anaeróbico y aeróbico de lixiviados de vertederos de alta concentración es económico, razonable y altamente eficiente. Las tasas de eliminación de DQO y DBO fueron del 86,8% y 97,2% respectivamente.
6.3.1 Proceso de oxidación biológica anaeróbica y aeróbica (nitrificación anaeróbica-tanque de oxidación biológica)
El Departamento de Biología de Southwest Normal University tiene un pH de 8,0 ~ 8,6 y una DQO de 16124 mg/L, DBO5 es 214 ~ 406 mg/L, NH3-N es 475 mg/L. Se procesa el lixiviado y el pH del efluente es 7,1 ~ 7,9.
6.3.2 Proceso de zanja de oxidación anaeróbica con estanque de oxígeno
La siguiente es una descripción y un análisis basados en el vertedero de Guangzhou Likeng. La planta de tratamiento de aguas residuales del vertedero de Likeng está diseñada con un caudal de 300 m3/d. La DBO5 del agua entrante es de 2500 mg/L, el CODCr es de 4000 mg/L, el NH3-N es de 1000 mg/L, el SS es de 600 mg/L y el color es. 1000 mg/L; la DBO5 efluente es 30 mg/L, CODCr es 80 mg/L, NH3-N es 10 mg/L, SS es 70 mg/L y el color es 40 veces. El flujo del proceso seleccionado es: zanja de oxidación anaeróbica-sedimentación aeróbica facultativa-estanque de floculación. Cuando la calidad del agua entrante es buena y el efluente del tanque facultativo cumple con el estándar, el agua del tanque facultativo se puede descargar directamente; cuando la calidad del agua entrante es mala y el efluente del tanque facultativo no cumple con el estándar de descarga, se inicia el sistema de coagulación y sedimentación; , y luego se descarga el líquido sobrenadante del tanque de sedimentación.
A juzgar por el funcionamiento actual de este proceso, cuando la DQO del agua entrante es alta, la calidad del agua efluente es mejor una vez que la DQO disminuye, especialmente en invierno cuando la temperatura es baja y allí; Es poca lluvia, no favorece el tratamiento bioquímico y la calidad del agua efluente. Todos los ingredientes excedieron el estándar y el agua era marrón. Aunque se puso en marcha el sistema de floculación y sedimentación, el efecto todavía no fue el ideal. Se puede observar que la eliminación efectiva del croma y del NH3-N en el lixiviado tendrá un impacto beneficioso en el tratamiento bioquímico.
6.3.3 Proceso anaeróbico-flotación-aeróbico
El vertedero sanitario de basura de Daejeonshan utiliza este proceso para tratar los lixiviados. Con base en los datos de detección y las pruebas de simulación de lixiviados de vertederos similares realizadas por el Instituto de Higiene Ambiental de Guangzhou, se determinaron los parámetros de diseño para el tratamiento de aguas residuales lixiviados en función de las condiciones reales del sitio.
La calidad del agua de entrada es CODCr 8000 mg/L, DBO5 es 5000 mg/L, SS es 700 mg/L y el pH es 7,5. La calidad del agua de salida es CODCr 100 mg/L, DBO5 60 mg/L, SS 500 mg/L y pH 6,5; ~ 7.5. Dado que el sitio está alejado del área urbana, para facilitar la gestión y ahorrar consumo de energía, se seleccionó después de la comparación una combinación de procesos de tratamiento anaeróbico y aeróbico. La sección anaeróbica es un reactor anaeróbico de lecho de lodos de flujo ascendente y la sección aeróbica es un método de oxidación por contacto biológico. Agregue estanques de coagulación química, sedimentación y oxidación biológica para purificar y tratar las emisiones para cumplir con los estándares. El lodo restante se espesa y se devuelve a un vertedero para su eliminación.
Teniendo en cuenta los grandes cambios en la calidad del agua lixiviada, se añadió un proceso de flotación por aire después de la etapa anaeróbica para mejorar la capacidad de tratamiento y hacer frente a la alta calidad del agua entrante. Actualmente, el vertedero de Shenzhen Xiaping está diseñado para utilizar procesos anaeróbicos-flotación-aeróbicos para tratar los lixiviados.
6.3.4UASB-Estanque de estabilización y zanja de oxidación
En 1995, Fuzhou construyó la planta moderna de tratamiento integral de residuos municipales más grande de China: el vertedero sanitario Fuzhou Hongmiaoling. El volumen de agua para el tratamiento del lixiviado del vertedero es de 1000 m3/d; la calidad del agua del lixiviado del vertedero (entrada) es CODCr 8000 mg/L, bo D5 5500 mg/L; los requisitos de calidad del agua de tratamiento (salida) son una tasa de eliminación de CODCr del 95 % y DBO5; tasa de eliminación del 97%.
El diseño adopta el proceso de estanque de estabilización de zanja de oxidación Aubert con lecho de lodos anaeróbico de flujo ascendente. El lixiviado del vertedero se concentra en el contenedor de almacenamiento y fluye hacia el tanque de recolección y la red dependiendo del terreno elevado del sitio de almacenamiento. Después de ser medido por la caja de medición Bartholian, fluye hacia el tanque de distribución por energía potencial y luego fluye hacia. el lecho de lodo anaeróbico de flujo ascendente confiando en la altura de presión estática. Después del tratamiento anaeróbico, las aguas residuales fluyen hacia el tanque de sedimentación para la separación sólido-líquido. El sobrenadante fluye hacia la zanja de oxidación de Ober. Los lodos sedimentados se descargan por gravedad en el tanque de lodos. Los lodos se envían periódicamente al vertedero o se convierten en abono. petrolero.
La zanja de oxidación Obet realiza un tratamiento aeróbico y bioquímico de las aguas residuales, mediante el proceso A/O de tres zanjas, que tiene un efecto de desnitrificación avanzado. La ventaja sobresaliente de este proceso es que la primera zanja puede nitrificar el nitrógeno amoniacal, utilizar DBO como fuente de carbono para desnitrificar el nitrato y la tasa total de eliminación de nitrógeno puede alcanzar el 80%. Debido a que la DBO en las aguas residuales se utiliza como fuente de carbono, la DBO5 en las aguas residuales se elimina y se reduce la demanda de oxígeno en las aguas residuales. Para mejorar el efecto de desnitrificación de la zanja de oxidación, se utiliza una bomba sumergible para bombear el efluente desde la tercera zanja a la primera zanja para la desnitrificación por reflujo en la primera zanja.
Las aguas residuales tratadas por la zanja de oxidación desembocan en el tanque de sedimentación secundario para la separación sólido-líquido, y el agua clarificada desemboca en el estanque de estabilización para su tratamiento biológico. Los lodos restantes del tanque de sedimentación secundario se descargan al tanque de concentración por gravedad. El sobrenadante del tanque de concentración regresa a la zanja de oxidación para su tratamiento. El lodo concentrado se bombea a un camión cisterna mediante una bomba sumergible y se transporta a un vertedero para su entierro o compostaje. El método de tratamiento de la tierra, es decir, el método de riego del suelo, es el método de tratamiento de aguas residuales más antiguo adoptado por los humanos, pero el sistema de tratamiento de la tierra se usa más comúnmente en el tratamiento de aguas residuales urbanas. Para el tratamiento de lixiviados se utiliza riego por aspersión para recoger el lixiviado y devolverlo al vertedero. La recirculación de lixiviados de vertederos aumenta el contenido de humedad de los residuos, aumentando así la actividad biológica y acelerando la producción de metano y la descomposición de los residuos. En segundo lugar, debido a la evaporación en el riego por aspersión, se reduce el volumen de lixiviado, lo que resulta beneficioso para el funcionamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales y puede ahorrar costes energéticos. El vertedero de Seamer Carr, en el norte de Inglaterra, utiliza parcialmente el reciclaje de lixiviados. Después de 20 meses, el valor de DQO del lixiviado en el área de circulación disminuyó significativamente y la concentración de metales disminuyó significativamente, mientras que las concentraciones de NH3-N y Cl- no cambiaron mucho. Esto muestra que la disminución en la concentración de metales no solo es causada por la dilución, sino también por la adsorción de componentes inorgánicos en la basura.
Debido a las ventajas de la circulación de lixiviados, la parte superior del vertedero no debe cerrarse completamente durante el diseño, sino que se deben instalar zanjas dispuestas periódicamente para evitar la contaminación de las fuentes de agua circundantes. Los lixiviados de baja concentración no se pueden descargar directamente porque las concentraciones de NH3-N y Cl- aún son altas, la temperatura estacional es baja, la evaporación es baja y la actividad biológica es débil. El efecto de la reutilización de lixiviados necesita más estudios. La planta de tratamiento de lixiviados del vertedero británico utiliza el sistema de ósmosis inversa de tubo de disco patentado de Rochem para tratar los lixiviados sin tratar. La tecnología de tratamiento es el sistema de membrana de separación Rocham diseñado y producido en Winterton Landfill en South Humberside.
El núcleo de este sistema es el tubo de disco patentado por Rochem. El cilindro, que consta de placas, acero octogonal y almohadillas de membrana resistentes al desgaste dentro de un tubo circular, puede manejar el lixiviado que obstruye rápidamente los sistemas de membranas de ósmosis inversa comunes. Bajo la presión de la membrana, el lixiviado ingresa al sistema de tratamiento de Rochem para su aireación y corrección del pH. Cuando el lixiviado que contiene contaminantes fluye a través de la superficie interior del cilindro, los contaminantes del lixiviado se separan mediante ósmosis inversa y se descargan a través de la membrana. Toda la operación de limpieza del sistema es automática. Cuando el sistema requiere limpieza química, la luz indicadora de control mostrará la información y el sistema de limpieza automática utilizará productos químicos programados para limpiar el sistema internamente y restaurarlo a su función original. Dado que el lixiviado forma turbulencias en la superficie de la membrana en condiciones cerradas, reduciendo la oxidación y produciendo olor, la limpieza interna debe realizarse dentro de un cierto período de tiempo, pero el intervalo entre dichas limpiezas es más largo. El sistema de membranas de separación de Rochem puede eliminar metales pesados, sólidos suspendidos, nitrógeno amoniacal y materia orgánica refractaria dañina, y el agua tratada cumple con estrictos estándares de descarga.
Actualmente, el sistema de tratamiento de Rochem ha sido instalado y puesto en funcionamiento en el vertedero de Ihlenbery en Alemania, con una capacidad de tratamiento de 50m3/h y una tasa de recuperación de agua del 90%.